第十一章机械功与机械能学情评估
一、填空题(每空2分，共20分)
1．如图所示，杂技演员在表演蹦床节目。某次她被蹦床弹起，在离开蹦床之前的C到B过程中，弹性势能________(填“增加”“减少”或“不变”)。
(第1题) (第4题)
2．2022年6月5日，神舟十四号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射。当火箭起飞加速上升过程中，火箭整体的机械能________(填“增大”“减小”或“不变”)。
3．已知同一物体在月球上的重力只有其在地球上的，“玉兔二号”月球车的质量为135 kg，该月球车在月背沿水平月面匀速直线运动10 m，如果在行进过程中，其受到的阻力是自重的0.2，则在这一过程中，“玉兔二号”月球车的牵引力所做的功为________J。(g地取10 N/kg)
4．如图所示，质量为1 kg的物体放在水平面上，用绳通过动滑轮拉物体使物体在水平面上以0.5 m/s的速度做匀速直线运动，水平拉力F为2 N，拉力做功的功率为________W。
5．图甲是“测量水平运动的物体所受滑动摩擦力”的实验装置图，小宇用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，弹簧测力计的示数如图乙，木块在0～1 s做加速运动，在1～3 s以0.2 m/s的速度做匀速直线运动。在1～3 s内，克服摩擦力所做功的功率为________W。
(第5题)
6．为了响应国家“节能减排”的号召，小明帮爸爸卸下汽车后备箱放置的不常用物品，使汽车负载减少。假设汽车以20 m/s的速度匀速直线行驶，负载改变前汽车受到的阻力为2 000 N，如果汽车在负载改变后实际功率减少了1 000 W，则汽车在负载改变后受到的阻力为______N。
7．如图所示，体重为70 kg的工人师傅用40 N的拉力竖直向下拉绳使重60 N的重物匀速上升10 m，则该滑轮组的机械效率为________。
(第7题) (第8题)
8．如图是利用滑轮组帮助汽车脱困的情景。匀速拉动车的过程中，若对车的拉力为2 400 N，F为1 500 N，则该滑轮组的机械效率是________。
9．利用斜面把重60 N的物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端，已知斜面长1.5 m，高0.4 m，机械效率为80%，则物体受到的摩擦力f＝________N。
10．小明在探究杠杆机械效率的实验中，将重为G的物体挂在一粗细相同、质量均匀的长硬棒的中点，在棒的另一端用竖直向上的拉力将物体缓慢匀速提升时效率为η，若不计摩擦，杠杆自重为____________(用题干中给的字母表示)。
(第10题) (第13题)
二、选择题(每题2分，共14分)
11．下列四种情景，人对物体做了功的是( )
A．提着水桶水平行走
B．推着小车水平前进
C．举着杠铃原地不动
D．用力却推不动石头
12．八年级2班的小王同学用20 s的时间从教学楼一楼走到三楼，则他上楼消耗的功率最接近( )
A．1.8 W B．18 W
C．180 W D．1 800 W
13．如图所示，用不变的拉力F匀速拉动重为G的物体A，使其沿水平方向移动一段距离s，在此过程中，拉力F做功为( )
A．3Fs B．Gs C．2Fs D．(G＋F)s
14．如图是跳板跳水运动员跳水过程中的几个瞬间，不计空气阻力，其中①位置时运动员把跳板压到最低处。关于该过程，下列判断正确的是( )
(第14题)
A．①位置到②位置的过程中重力势能转化为弹性势能
B．②位置到③位置的过程中运动员减小的动能等于运动员增加的重力势能
C．③位置时运动员的动能为零
D．④位置时运动员的动能等于③位置时运动员的重力势能
15．如图所示，小球在A点由静止开始释放，向右侧摆动。B点是小球摆动的最低点，C点是小球摆到右侧的最高点，且A、C两点到B点的竖直距离hA＞hC，在小球从A点摆动到C点的过程中，下列说法正确的是( )
A．小球从A到B，重力势能全部转化为动能
B．小球从A到C，绳子的拉力对小球做功
C．小球在B点的机械能大于C点的机械能
D．小球在B点的机械能等于C点的机械能
(第15题) (第16题)
16．如图所示，有一个斜面长s为1.2 m、高h为0.3 m，现将一个重为16 N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端，若拉力F为5 N，拉力的功率为3 W，g取10 N/kg，则( )
A．拉力做的总功为4.8 J
B．斜面的机械效率为90%
C．斜面上物体受到的摩擦力为5 N
D．物体由斜面底端运动到顶端用时2 s
17．如图所示，为了把两件相同的货物搬运到汽车上，工人用相同材质的木板搭建了AB、CD两个斜面，用沿斜面向上的力将其中一件货物从斜面AB的底端匀速推到顶端，另一件货物用同样的方法沿斜面CD搬运。下列说法正确的是( )
A．沿斜面AB推动更省力
B．沿斜面CD推动，工人克服货物重力做的功更多
C．无论利用哪个斜面，工人克服货物重力做功的功率一定相同
D．沿斜面推动货物的过程中，货物的机械能增大
(第17题) (第18题)
三、实验题(第18题、19题每题4分，第20题8分，共16分)
18．如图所示，在“探究影响重力势能大小的因素”实验中，有三个实心的、大小相同的铁球A、铁球B和塑料球C，球A、C离沙地高度相同。现让三个球同时由静止释放，球落到沙地上的陷入深度不同，如图中虚线球所示。
(1)比较球A、C的情况，可得出影响重力势能大小的因素是____________。
(2)分析球B、C的情况，可以知道两球中______重力势能较大。
19．如图所示，某同学在“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验中，分别将质量不同(mA＝mB＜mC)的三个小球先后从同一装置的不同高度处(hA＝hC＞hB)由静止滑下，分别推动同一木盒运动一段距离后静止。
(1)小球到达水平面时，三个小球速度vA、vB、vC的大小关系是____________。
(2)在上述情境中，我们认为C球所具有的动能最大，其依据是________________________。
(第19题) (第20题)
20．某同学用如图所示的实验装置测量滑轮组的机械效率，相关数据记录在下表中。
实验序号 钩码重/N 钩码上升的高度/m 绳端的拉力/N 绳端移动的距离/m 机械效率 机械效率的平均值
1 1 0.10 0.5 0.3 66.7%
2 1.5 0.10 0.6 0.3 83.3%
3 1.5 0.15 0.6
(1)组装滑轮组时，为了绕线比较平稳，应该________(填“A”或“B”)。
A．先把钩码挂在动滑轮下方，然后再进行绕线
B．先将滑轮组绕线组装完成后，再把钩码挂在动滑轮下方
(2)该同学设计的记录数据的表格中，有一不当之处，你认为是____________________________________________。
(3)实验中，使用滑轮组提升重物时，应竖直向上________拉动弹簧测力计。
(4)第3次实验中，滑轮组的机械效率约为________。
四、计算与推导题(第21题4分，第22题6分，第23题10分，共20分；解答要有必要的公式和过程)
21．小牛放学后，背着重60 N的书包沿水平路面走了400 m，用时6 min，又用2 min爬上了大约9 m高的四楼回到了家，小牛的重力为700 N，则他回家的过程中，求：
(1)他对书包所做的功。
(2)他克服重力所做总功的功率。
22．如图所示，用150 N的拉力，使重为1 000 N的物体以0.2 m/s的速度在地面上沿水平方向做匀速直线运动，已知物体在运动时受到地面的摩擦力为物重的0.2。不计绳重及绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦。求：
(第22题)
(1)拉力的功率。
(2)动滑轮的重力。
(3)装置的机械效率。
23．如图所示，工人沿斜面用一定大小的力F把一重为600 N的物体从斜面底部匀速推到顶部(不考虑物体的大小)。已知斜面长s＝3 m，高h＝1.5 m。
(1)若该过程中斜面的效率为60%，求工人所做的额外功。
(2)若斜面光滑没有摩擦，请分析推理说明随着斜面倾斜角度的增大，推力F的变化情况。
(3)若物体重为G，与斜面之间的摩擦力为f，试根据有用功、额外功和总功之间的关系，证明推力F＞f。
(第23题)
答案
一、1.减少 2.增大 3.450 4.2 5.0.1 6.1 950
7．75% 8.80% 9.4 10.－G
二、11.B 12.C 13.C 14.B 15.C
16．D 点拨：拉力做的总功为W总＝Fs＝5 N×1.2 m＝6 J；有用功为W有＝Gh＝16 N×0.3 m＝4.8 J，机械效率为η＝×100%＝×100%＝80%；额外功为W额＝W总－W有＝6 J－4.8 J＝1.2 J，由公式W额＝fs变形得f＝＝＝1 N；物体运动时间为t＝＝＝2 s。
17．D
三、18.(1)物体的质量 (2)B球
19．(1)vA＝vC＞vB
(2)C球把木盒推动的距离最远
20．(1)A (2)设计了求机械效率的平均值
(3)匀速 (4)83.3%
四、21.解：(1)小牛在水平路面上行走时，对书包的作用力竖直向上，但在竖直方向上移动的距离是0，此过程对书包做功为0；在登楼时，将书包提升，克服书包重力做的功：W＝G书包h＝60 N×9 m＝540 J，即他在回家的过程中对书包所做的功为540 J。
(2)同理可得，他在回家的过程中克服自身重力所做的功：W′＝G人h＝700 N×9 m＝6 300 J，他克服重力所做的总功：W总＝540 J＋6 300 J＝6 840 J，总时间：t＝6 min＋2 min＝8 min＝480 s，则他克服重力所做总功的功率：P＝＝＝14.25 W。
22．解：(1)由图可知，有两段绳子拉着动滑轮，则绳子的自由端移动的速度为v＝2×0.2 m/s＝0.4 m/s；拉力的功率为P＝＝＝Fv＝150 N×0.4 m/s＝60 W。
(2)物体在运动时受到的地面的摩擦力为物重的0.2，则物体受到的摩擦力为f＝0.2 G＝0.2×1 000 N＝200 N；物体在水平面上做匀速直线运动，受到的拉力与摩擦力是一对平衡力，则拉动物体的力F′＝ f ＝200 N；不计绳重及绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦，根据F＝(F′＋G动)可知，动滑轮的重力为G动＝2F－F′＝2×150 N－200 N＝100 N。
(3)装置做的有用功的功率为P有＝F′v＝200 N×0.2 m/s＝40 W, 装置的总功为拉力F做的功，功率为P＝60 W，则装置的机械效率为η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%≈66.7%。
23．解：(1)此过程所做有用功为W有＝Gh＝600 N×1.5 m＝900 J；总功为W总＝＝＝1 500 J；此过程所做额外功为W额＝W总－W有＝1 500 J－900 J＝600 J。
(2)若斜面光滑没有摩擦，则有W总＝W有，即Fs＝Gh，则有F＝G·，当斜面倾斜角度增大，则的值变大，G不变，所以F变大。
(3)推着物体在斜面上匀速运动时，推力不仅要克服重力做功，而且要克服摩擦力做功。
推力做的功为总功，W总＝Fs；克服物体重力做的功为有用功，W有＝Gh，克服摩擦力做的功为额外功，W额＝fs；因为W总＝W有＋W额，所以W总＞W额，即Fs＞fs，所以F＞f
